CN109028028A - 一种生物质直燃锅炉前置式预燃室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物质直燃锅炉前置式预燃室，包括预燃室绝热炉膛、往复炉排、助燃燃烧器，排灰斗、炉排驱动装置和卸灰装置。在生物质直燃发电锅炉黄杆炉型的基础上设置前置式预燃室，在其顶部设置燃烧器，产生火炬灼烧往复炉排上的燃料，蒸干燃料表面水分，表层挥发分析出并燃烧，同时加热预燃室的绝热炉膛，维持炉墙耐火材料的较高温度，使燃料在往复炉排对燃料的翻转输送的过程中得到加热、干燥，燃料在到达预燃室出口时，已着火或具备着火条件，在进入主炉膛后很快就能着火燃烧，达到最佳燃烧状态。预燃室替代了原振动炉排上的预热点火段，相当于加大了炉排面积，延长了燃料在炉内的停留时间，明显改善燃料的着火燃尽条件。

Description

一种生物质直燃锅炉前置式预燃室

技术领域

本发明涉及生物质直燃锅炉燃料输送及干燥预燃设备领域，尤其涉及一种生物质直燃锅炉前置式预燃室。

背景技术

我国是农业大国，生物质资源丰富。每年产生大量农产品加工废弃物，例如：酿酒产生的酒糟；制糖产生的蔗渣；生物质乙醇提取后的糟渣(木质素)等。这些种类的生物质燃料仍然可作为生物质直燃发电锅炉的燃料来发电。但这类燃料的水分含量很高，普遍在60％以上；并且由于其来源于农作物果实或秸秆，灰分含量也很高，属于低热值、磨损性强的燃料。其高水分、高灰分、高挥发分、低热值的特点，着火和燃尽都较为困难。

采用振动炉排的生物质直燃锅炉将炉排上燃料的燃烧过程分为点火区，主燃区，燃尽区等三个区域。锅炉运行时燃料进入炉膛后，在点火区获得热量，温度升高，达到燃料着火点开始燃烧；随后燃料到达主燃区，达到最佳燃烧状态；随着炉排的振动，物料进入炉排尾部燃尽区，进一步燃烧后形成灰渣由落渣口排出。

如果将上述废弃物燃料作为生物质直燃锅炉的燃料，在进入炉膛后，由于其含水量很高，水分蒸发带走大量的热量，燃料无法达到其着火点，因此不能被点燃，这样，燃料在点火区只是被干燥；在进入主燃区才能开始燃烧；当燃料达到完全燃烧状态时，已经进入燃尽区，很快由落渣口排出。这就导致燃烧不完全，灰渣含碳量高；而且由于灰分高，燃烧不充分也会导致飞灰含碳量高。并且这类燃料灰分也比较大，如果调整炉排振动间隔和频率，延长燃料在炉排上的停留时间使其充分燃烧，则会使灰渣结焦，不易排出。所以，用振动炉排生物质直燃锅炉燃烧这类农产品加工废弃物发电，效率低，综合经济性差。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有技术中存在的上述不足之处。

为实现上述目的，本发明提供一种生物质直燃锅炉前置式预燃室，包括预燃室绝热炉膛、往复炉排、助燃燃烧器、排灰斗、炉排驱动装置和卸灰装置；往复炉排位于预燃室绝热炉膛的下方，助燃燃烧器布置在预燃室绝热炉膛的上部，用于点火启动及正常运行时的补燃，往复炉排在长度方向上包含多个风室，每个风室下对应设置有一个排灰斗，每个排灰斗的下端部连接卸灰装置；往复炉排由外置驱动装置驱动，往复炉排上的阶梯状炉排片做往复运动，推动燃料向前运动。

优选地，预燃室绝热炉膛的上部布置点火风风箱及点火风喷嘴，预燃室绝热炉膛的入料口设置有螺旋推料机，螺旋推料机将燃料定量均匀推入预燃室绝热炉膛，螺旋推料机内的料位淹没螺旋及出料口，预燃室绝热炉膛的外侧沿长度方向布置两个观察拨火门孔。

优选地，卸灰装置包括圆形壳体、出灰螺旋、插板门和锁气装置。

优选地，往复炉排采用顺推倾斜式，倾斜角范围为14-16度，通风面积范围为4％-6％。

优选地，驱动装置采用减速电机驱动或液压驱动。

优选地，助燃燃烧器为油燃烧器或燃气燃烧器。

本发明在生物质直燃发电锅炉黄杆炉型的基础上设置前置式预燃室。在预燃室炉膛顶部设置燃烧器，产生火炬灼烧往复炉排上的燃料。使燃料表面水分蒸干，表层挥发分析出并燃烧，同时加热预燃室的绝热炉膛，维持炉墙耐火材料的较高温度。使入炉燃料在往复炉排对燃料的翻转输送的过程中得到加热、干燥，燃料在到达预燃室出口时，已着火或具备着火条件。这样在进入主炉膛后很快就能着火燃烧，达到最佳燃烧状态。由于预燃室的设置，替代了原振动炉排上的预热点火段，相当于加大了炉排面积，延长了燃料在炉内的停留时间，明显改善燃料的着火燃尽条件。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种生物质直燃锅炉前置式预燃室的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种往复炉排的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种排灰斗及卸灰装置的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1-3，本发明实施例提供一种生物质直燃锅炉前置式预燃室，包括预燃室绝热炉膛1、往复炉排2、助燃燃烧器3，排灰斗4、炉排驱动装置5和卸灰装置6；往复炉排位于预燃室绝热炉膛的下方，助燃燃烧器布置在预燃室绝热炉膛的上部，用于点火启动及正常运行时的补燃，往复炉排在长度方向上包含多个风室，每个风室下对应设置有一个排灰斗，每个排灰斗的下端部连接卸灰装置；往复炉排由外置的炉排驱动装置5驱动，往复炉排上阶梯状的炉排片做往复运动，燃料沿阶梯装炉排片翻滚下落。

在一个示例中，炉膛入料口布置有螺旋推料机，将燃料定量均匀推入炉膛，在炉膛内干燥，预燃。推料机内的料位淹没螺旋及出料口，以保证在运行中存在一定高度的料封，隔绝炉膛与大气的连通，使炉膛内烟气不外泄，炉膛外空气也不能进入炉膛。预燃室绝热炉膛1主要由耐火材料构成，耐火层能够蓄积热量并向燃料层辐射热量。炉膛外侧沿长度方向布置两个观察拨火门孔，以便于观察运行状态及必要时拨火，观察拨火门孔设有耐热玻璃窗，不开门就可以观察炉内情况。预燃室绝热炉膛1可采用耐火砖砌筑结构，也可采用水冷钢管作为外壳，内壁焊销钉后浇筑耐火混凝土的结构形式。炉膛上部布置点火风风箱及点火风喷嘴，点火风来源于锅炉二次风管路，向炉膛吹送热风，保证炉膛内燃料干燥、预燃所需的空气量。同时炉膛的结构设计可形成稳定的烟气动力流场，保证烟气流动的顺畅。炉膛结构有足够的密封性，不因炉内压力波动而产生烟气泄露。预燃室炉膛设有保温层，运行时，外壁温度不超过50℃。

在一个示例中，往复炉排2采用顺推倾斜式，倾斜角范围为14-16度，通风面积范围为5％-7％。驱动装置采用减速电机驱动或液压驱动，可以调速、并能频繁启停。

在一个更具体的示例中，倾斜角为15度，通风面积为6％。

在一个示例中，燃料在炉排上翻滚运动的过程中，下面风室供风使燃料干燥并提供燃烧所需要的氧气；同时燃料表面在燃烧器火焰的灼烧下，不断干燥升温，最后达到燃烧条件或点燃。最后，在往复炉排片的不断推动下，被干燥、点燃的燃料被送入锅炉燃烧。

在一个示例中，往复炉排的设计输送能力可满足锅炉满负荷运行的燃料需求。往复炉排能够24小时连续运转，符合生物质锅炉的运行要求。

往复炉排的框架结构中后部支撑在锅炉钢架上，前部吊挂在锅炉钢架上，该框架能够承担往复炉排、预燃室炉膛、炉排风室及排灰斗、助燃燃烧器、推料装置等部分的重量及工作反力并能够协调炉排的热膨胀位移。

在一个示例中，助燃燃烧器布置在预燃室炉膛上部，用于点火启动及正常运行时的补燃，可采用油燃烧器或燃气燃烧器。在燃烧器运行的任何工况下，其火焰都可以切实灼烧到炉排上的燃料，并沿预燃室炉膛尽量向前伸展，可以及时点燃析出的挥发分。燃烧器有较大的负荷调节比，可以适应锅炉冷炉启动时的预热点火，也可以适应维持预燃室运行时的支撑补燃。

燃烧器带有全套炉前阀组，自备风机，带有自动点火、火焰检测、熄火保护等功能，负荷调节比应不少于1:3，且应连续可调。锅炉主炉排为振动炉排，在炉排振动时会产生瞬时正压，这部分压力波动可能会影响到预燃室，燃烧器设置保护措施确保在炉膛压力波动时不熄火，以保证运行安全。

当锅炉燃料品质较好时，有可能不需要甲烷气燃烧器的补燃，燃烧器采用通风冷却的措施进行设备保护，其冷却风量很小，不会影响到预燃室的运行。

在一个示例中，往复炉排在长度方向上由若干个风室供风，风量可分别调整。每个风室对应一个排灰斗，由于燃料在往复炉排上并未完全燃烧，炉排下排灰斗收集的主要是燃料的碎末，这部分细碎的燃料落入灰斗，灰斗内无堆积死角，可保证落下的燃料碎末由卸灰装置及时排出，以免在灰斗内着火燃烧。在灰斗排灰口处设有插板门及锁气器，不会因排灰而引起排灰斗漏风以及风室间的串风。

在一个示例中，每个排灰斗都留有检修门。运行时供风温度很高，可达250℃，灰斗外壁要做保温以保证外壁温度不超过50℃。

在一个示例中，卸灰装置采用螺旋输灰结构。圆形壳体连接在排灰斗底部，将一列排灰斗串联。排灰接口处设有插板门及锁气装置，防止漏风及灰斗间串风。灰斗落下的灰渣物料由旋转的螺旋推向前部出料口，为保证壳体内灰渣不淤积堵塞，出灰螺旋要连续运转。灰渣输送到前部出渣口下落，经卸灰阀排出，卸灰阀同时有锁气作用，防止外界空气进入卸灰装置内。

本发明实施例通过在振动炉排生物质直燃锅炉的进料口，设置前置式预燃室的结构形式，可使燃料在进入锅炉前干燥、预热，达到燃烧条件，进入锅炉后迅速点燃。这样，生物质直燃锅炉就可以直接燃用高水分、高挥发分、低热值的，不易点燃的农业加工废弃物燃料来供暖、发电。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种生物质直燃锅炉前置式预燃室，其特征在于，包括预燃室绝热炉膛、往复炉排、助燃燃烧器、排灰斗、炉排驱动装置和卸灰装置；

往复炉排位于所述预燃室绝热炉膛的下方，所述助燃燃烧器布置在预燃室绝热炉膛的上部，用于点火启动及正常运行时的补燃，所述往复炉排在长度方向上包含多个风室，每个风室下对应设置有一个排灰斗，每个排灰斗的下端部连接所述卸灰装置；

所述往复炉排由外置驱动装置驱动，往复炉排上的阶梯状炉排片做往复运动，推动燃料向前运动。

2.根据权利要求1所述的生物质直燃锅炉前置式预燃室，其特征在于，所述预燃室绝热炉膛的上部布置点火风风箱及点火风喷嘴，所述预燃室绝热炉膛的入料口设置有螺旋推料机，所述螺旋推料机将燃料定量均匀推入所述预燃室绝热炉膛，所述螺旋推料机内的料位淹没螺旋及出料口，所述预燃室绝热炉膛的外侧沿长度方向布置两个观察拨火门孔。

3.根据权利要求1所述的生物质直燃锅炉前置式预燃室，其特征在于，所述卸灰装置包括圆形壳体、出灰螺旋、插板门和锁气装置。

4.根据权利要求1所述的生物质直燃锅炉前置式预燃室，其特征在于，所述往复炉排采用顺推倾斜式，倾斜角范围为14-16度，通风面积范围为4％-6％。

5.根据权利要求1所述的生物质直燃锅炉前置式预燃室，其特征在于，所述驱动装置采用减速电机驱动或液压驱动。

6.根据权利要求1所述的生物质直燃锅炉前置式预燃室，其特征在于，所述助燃燃烧器为油燃烧器或燃气燃烧器。